Потеря поколения - Generation loss

Потеря цифровой генерации, вызванная поворотом изображения JPEG на 90 градусов (сверху вниз) 0, 100, 200, 500, 900 и 2000 раз (без использования инструментов без потерь)

Потеря поколения потеря качества между последующими копии или же перекодирует данных. Все, что снижает качество изображения при копировании и может вызвать дальнейшее снижение качества при копировании копии, можно рассматривать как форму потери генерации. Увеличение размера файла - частый результат потери поколения, так как введение артефакты может фактически увеличивать энтропию данных в каждом поколении.

Потери аналогового поколения

В аналог систем (включая системы, которые используют цифровую запись, но делают копию через аналоговое соединение), потеря генерации в основном связана с шум и пропускная способность проблемы в кабели, усилители, смесители, записывающее оборудование и все остальное между источником и местом назначения. Плохо приспособлен усилители-распределители и несогласованные импедансы может усугубить эти проблемы. Повторное преобразование между аналоговым и цифровым также может вызвать потери.

Потери генерации были основным фактором в сложных аналоговых аудио и редактирование видео, где многослойный монтаж часто создавался путем создания промежуточных миксов, которые затем «отскакивали» обратно на ленту. Требовалось тщательное планирование, чтобы свести к минимуму потери генерации, а также связанный с этим шум и плохую частотную характеристику.

Одним из способов минимизировать количество необходимых поколений было использование набора для микширования звука или редактирования видео, способного одновременно микшировать большое количество каналов; в крайнем случае, например, с 48-трековой звукозаписывающей студией, все сложное сведение может быть выполнено за одно поколение, хотя это было непомерно дорого для всех проектов, кроме наиболее финансируемых.

Внедрение профессиональных аналоговые системы шумоподавления Такие как Dolby A помогли уменьшить количество слышимых потерь генерации, но в конечном итоге были вытеснены цифровыми системами, которые значительно снизили потери генерации.[1]

В соответствии с ATIS «Потери генерации ограничиваются аналоговой записью, потому что цифровая запись и воспроизведение могут выполняться способом, который по существу свободен от потерь генерации».[1]

Потеря цифрового поколения

При правильном использовании цифровые технологии могут устранить потери генерации. Это подразумевает исключительное использование кодеков сжатия без потерь или несжатых данных от записи или создания до окончательного кодирования с потерями для распространения через потоковую передачу через Интернет или оптические диски. Копирование цифрового файла дает точную копию, если оборудование работает правильно. Эта особенность цифровых технологий привела к осознанию риска несанкционированного копирования. До того, как цифровые технологии получили широкое распространение, лейбл например, могли быть уверены, зная, что несанкционированные копии их музыкальных треков никогда не были так хороши, как оригиналы.

Потеря генерации все еще может происходить при использовании кодеков сжатия видео или аудио с потерями, поскольку они вносят артефакты в исходный материал при каждом кодировании или повторном кодировании. Кодеки сжатия с потерями, такие как Apple ProRes, Расширенное кодирование видео и mp3 очень широко используются, поскольку позволяют значительно уменьшить размер файла, будучи неотличимы от несжатого или сжатого без потерь оригинала для просмотра. Единственный способ избежать потери генерации - использовать несжатые файлы или файлы, сжатые без потерь; что может быть дорогостоящим с точки зрения хранилища, поскольку для них требуется больший объем дискового пространства во флэш-памяти или на жестких дисках в секунду во время выполнения. Несжатое видео требует высокой скорости передачи данных; например, для видео 1080p с частотой 30 кадров в секунду может потребоваться до 370 мегабайт в секунду.[2] Кодеки с потерями делают возможными Blu-ray и потоковое видео через Интернет, поскольку ни один из них не может доставить объемы данных, необходимые для несжатого или сжатого без потерь видео с приемлемой частотой кадров и разрешением. Изображения могут страдать от потери генерации так же, как видео и аудио.

Обработка сжатие с потерями Файл, а не оригинал, обычно приводит к большей потере качества, чем создание такого же вывода из несжатого оригинала. Например, цифровое изображение с низким разрешением для веб-страницы лучше, если оно создается из несжатого файла. необработанное изображение чем из уже сжатого JPEG файл более высокого качества.

Методы, вызывающие потерю генерации в цифровых системах

В цифровые системы Некоторые методы, используемые из-за других преимуществ, могут привести к потере генерации и должны использоваться с осторожностью. Однако копирование цифрового файла само по себе не влечет за собой потерь при генерации - скопированный файл идентичен оригиналу при условии идеального копирования. канал используется.

Немного цифровые преобразования обратимы, а некоторые нет. Сжатие без потерь по определению полностью обратима, а сжатие с потерями выбрасывает некоторые данные, которые невозможно восстановить. Точно так же многие DSP процессы необратимы.

Таким образом, тщательное планирование аудио или же видео цепочка сигналов от начала до конца и перестановка для минимизации множественных преобразований важны, чтобы избежать потери генерации при использовании кодеков со сжатием с потерями. Часто произвольный выбор количества пикселей и частоты дискретизации для источника, назначения и промежуточных звеньев может серьезно ухудшить цифровые сигналы, несмотря на потенциал цифровых технологий для полного устранения потерь при генерации.

Точно так же, при использовании сжатия с потерями, в идеале это будет выполняться только один раз, в конце рабочего процесса, связанного с файлом, после того, как были внесены все необходимые изменения.

Транскодирование

Преобразование между форматами с потерями - будь то декодирование и перекодирование в один и тот же формат, между разными форматами или между разными битрейтами или параметрами одного и того же формата - вызывает потерю генерации.

Повторные применения сжатие с потерями и декомпрессия может вызвать потерю генерации, особенно если используемые параметры не согласованы между поколениями. В идеале алгоритм будет одновременно идемпотент, Это означает, что если сигнал декодируется, а затем перекодируется с идентичными настройками, потерь нет, и масштабируемый, Это означает, что если он перекодирован с более низкими настройками качества, результат будет таким же, как если бы он был закодирован из исходного сигнала - см. Масштабируемое кодирование видео. В более общем смысле, перекодирование между различными параметрами конкретного кодирования в идеале даст наивысшее общее общее качество - например, преобразование изображения с 4 битами красного и 8 бит зеленого цвета в изображение с 8 битами красного и 4 бит зеленого цвета будет в идеале - просто изображение с 4 битами глубины красного цвета и 4 битами глубины зеленого цвета без дальнейшего ухудшения качества.

Некоторое сжатие с потерями алгоритмы намного хуже, чем другие в этом отношении, поскольку они не идемпотентны и не масштабируемы, а также вызывают дальнейшее ухудшение при изменении параметров.

Например, с JPEG изменение настройки качества приведет к использованию разных констант квантования, что приведет к дополнительным потерям. Далее, поскольку JPEG делится на блоки 16 × 16 (или 16 × 8, или 8 × 8, в зависимости от субдискретизация цветности ), кадрирование, которое не попадает на границу 8 × 8, сдвигает блоки кодирования, вызывая существенное ухудшение - аналогичные проблемы возникают при повороте. Этого можно избежать, если использовать jpegtran или аналогичные инструменты для обрезки. Подобная деградация происходит, если ключевые кадры видео не выстраиваются из поколения в поколение.

Редактирование

Цифровой повторная выборка Такие как масштабирование изображения, и другие DSP методы также могут вызывать артефакты или ухудшать соотношение сигнал шум (Отношение сигнал / шум) каждый раз, когда они используются, даже если базовое хранилище не содержит потерь.

Причины повторной выборки сглаживание, одновременно размывая низкочастотные компоненты и добавляя высокочастотный шум, вызывая неровности, в то время как округление вычислений до конечной точности вводит квантование, вызывая полосатость; если исправлено дрожать, это вместо этого становится шумом. В обоих случаях они в лучшем случае ухудшают отношение сигнал / шум и могут вызывать артефакты. Квантование можно уменьшить, используя высокую точность при редактировании (особенно числа с плавающей запятой), только возвращаясь к фиксированной точности в конце.

Часто конкретные реализации не соответствуют теоретическим идеалам.

Ксерокопирование, фотография, видео и прочие публикации

Последовательные поколения фотокопий приводят к искажению и ухудшению качества изображения.[3] Документально подтверждено, что последовательные переносы на Instagram приводит к заметным изменениям.[4] Аналогичным образом, повторные публикации на YouTube ухудшили работу.[5][6] Подобные эффекты были зарегистрированы при копировании VHS ленты.[5] Это связано с тем, что обе службы используют кодеки с потерями для всех данных, которые загружаются в них, даже если загружаемые данные являются копией данных, уже размещенных в службе, в то время как VHS является аналоговым носителем, на котором могут возникать такие эффекты, как шум от помех. гораздо более заметное влияние на записи.

Популярная культура

Потеря поколений была предметом художественных работ, раскрывающих это явление.[7] Проект Generation Loss был вдохновлен, по крайней мере частично, более ранними усилиями - "Я сижу в комнате "(1969) автор Элвин Люсьер.[7][8]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б «потеря поколения». Глоссарий ATIS Telecom. Альянс по решениям для телекоммуникационной отрасли. 28 сентября 2016 г.. Получено 28 сентября, 2016.
  2. ^ https://sidbala.com/h-264-is-magic/amp/
  3. ^ «Потеря поколения». Вебопедия. Получено 28 сентября, 2016.
  4. ^ Чжан, Майкл (11 февраля 2015 г.). «Эксперимент показывает, что происходит, когда вы 90 раз повторно публикуете фотографию в Instagram». Петапиксель. Получено 28 сентября, 2016.
  5. ^ а б Симпсон, Исаак (4 декабря 2013 г.). «Копирование видео с YouTube 1000 раз - это спуск в ад». Daily Dot. Получено 28 сентября, 2016 - через YouTube.
  6. ^ Чжан, Майкл (4 июня 2010 г.). «Я сижу в комнате в стиле YouTube». Петапиксель. Получено 28 сентября, 2016.
  7. ^ а б Хиггинс, Паркер (31 октября 2015 г.). «Безумная потеря поколения». паркер хиггинс точка нетто. Получено 29 сентября, 2016. Mad Generation Loss - это проект, изучающий кодирование мультимедиа и способы, с помощью которых несовершенные копии могут спуститься в своего рода цифровое безумие. Требуется аудиофайл - здесь запись Аллен Гинзберг читая отрывок из его оригинального стихотворения «Вой ”–И добавляет еще один уровень кодировки mp3 к каждой секунде звука.
  8. ^ Остаток (27 января 2005 г.). "аудио Я сижу в комнате". Получено 29 сентября, 2016 - через Интернет-архив.

внешняя ссылка